两层流体中垂直圆柱浮体的波浪力特性研究

本文主要探讨了两层流体中垂直圆柱浮体的水波相互作用，该研究发表于2007年的上海交通大学学报。作者尤云祥、石强、魏岗和缪国平针对这一问题，运用特征函数匹配理论，发展了一种计算方法，用于计算垂直圆柱浮体在两层流体中所受到的波浪力。传统的单层流体中，浮体主要受到表面波产生的波浪力，但在多层流体环境下，特别是存在密度差异时，会额外产生内波模态的波浪力。这种区分是由于两层流体内部波动模式的不同导致的，与单层流体中的情况有所区别。 论文的核心内容包括：首先，通过特征函数的数学处理，将内外问题的本征函数相结合，从而构建出求解垂直圆柱浮体波浪力的精确计算公式。这个公式考虑了两层流体中表面波和内波对浮体影响的双重效应，增加了问题的复杂性和精确度。接着，作者进行了一系列数值计算分析，通过实例展示了在特定频率范围内，流体的分层特性如何显著地影响垂直圆柱浮体所受的波浪力。 关键词"两层流体"、"圆柱浮体"、"表面波"和"内波"凸显了研究的核心关注点，而"波浪力"则强调了该研究的实际应用价值，尤其是在海洋工程、船舶设计以及海洋能源等领域中的重要性。中图分类号U661.3表明了这篇论文属于物理学的液体动力学范畴，文献标识码A则表示其为学术论文，具有较高的科研质量。 这篇文章不仅深化了我们对多层流体环境中水波-结构相互作用的理解，而且为设计和分析在复杂海洋环境中的浮体行为提供了关键的计算工具。